El 17 de abril de 2014, el Ministerio de Protección Ambiental y el Ministerio de Tierras y Recursos publicaron un boletín del estudio nacional de contaminación del suelo, que mostró que el cadmio en el suelo de mi país 7 excedía el estándar y se confirmó como el principal contaminante del suelo chino.
El cadmio es el elemento metálico pesado biológicamente más tóxico. Tiene una fuerte actividad química en el medio ambiente, alta movilidad y toxicidad duradera. Puede poner en peligro fácilmente la salud humana al enriquecerse en la cadena alimentaria.
El cadmio es un metal disperso poco común. Los valores de fondo de Cd de 41 tipos de suelo en mi país varían mucho. Los diferentes tipos de suelo tienen diferentes contenidos de cadmio.
Este artículo presenta la situación actual de la contaminación del suelo por cadmio en mi país, el impacto de la contaminación del suelo por cadmio en los humanos y la tecnología de fitorremediación para resolver la contaminación del suelo por cadmio.
La situación actual de la contaminación del suelo por cadmio en mi país
La superficie de suelo contaminado por cadmio en mi país ha alcanzado los 200.000 km, lo que representa 1/6 del total cultivado. superficie terrestre.
La contaminación del suelo por cadmio en mi país afecta a 25 regiones de 11 provincias y ciudades, y cada año se producen 5.100 millones de toneladas de arroz con cadmio. Por ejemplo: en la zona minera de Dabaoshan en Guangdong, la cantidad de cadmio que excede la dosis estándar de 21 variedades de arroz alcanzó el 100% en el área de tierras agrícolas gravemente contaminadas en el distrito de riego de Zhangshi de la ciudad de Shenyang (tierras agrícolas que pueden producir arroz con un contenido de Cd ≥1,0 mg/ kg) alcanzó el 13%; el arroz y el trigo en el área de Deyang de Sichuan La ingesta de cadmio superó el estándar de 2 a 10 veces. El cadmio del suelo de tierras agrícolas en el área de Qingshuitang de la ciudad de Zhuzhou, provincia de Hunan, superó el estándar en un promedio de 25,7. veces, con un máximo de 135,3 veces; el Hg superó el valor de fondo en un promedio de 2,6 veces, con un máximo de 8,4 veces. Según los informes, el contenido de cadmio en el arroz producido en 11 zonas de riego con aguas residuales de mi país supera con creces la norma. Por ejemplo, hasta el 44% de la tierra cultivada en un condado de la provincia de Jiangxi estaba contaminada, formando una superficie de "arroz con cadmio" de 670 hm; el contenido de cadmio en el arroz producido en los suburbios orientales de Chengdu llegaba a 1,65 mg/kg; , superando el estándar de la OMS/FAO en aproximadamente un 7% veces. Las áreas donde los cultivos del suelo están contaminados con cadmio incluyen partes de Shanghai, Guangdong, Guangxi, Hunan y otros lugares.
Figura 1 Mapa de distribución incompleto de la contaminación del arroz en China
Por lo tanto, ¿cómo reducir el contenido de cadmio en el suelo, reducir la contaminación de los productos agrícolas y proteger el ecosistema, especialmente La salud humana se ha convertido en una frontera de investigación internacional, puntos calientes y dificultades en la intersección de la nutrición de las plantas del suelo y la ecología ambiental.
El daño del cadmio al cuerpo humano
El cadmio no es un elemento esencial para el cuerpo humano. El cadmio en el cuerpo humano se absorbe del ambiente externo después del nacimiento y ingresa al cuerpo principalmente a través de los alimentos, el agua y el aire y se acumula.
El cadmio contamina el suelo y puede provocar la enfermedad de Itai-Itai. Por ejemplo, en la década de 1950, la planta de fundición de plomo y zinc en la cuenca del río Jintsu en Japón descargó aguas residuales que contenían cadmio. Como se puede ver en la Figura 2, las aguas residuales que salían de la fábrica ingresaron directamente a las aguas cercanas a la ciudad de Toyama y. Los agricultores locales utilizaron las aguas residuales que contienen cadmio de la planta de fundición de plomo y zinc. Las aguas residuales con cadmio riegan los arrozales. El contenido de cadmio en el arroz superó considerablemente el estándar y los residentes locales comieron arroz con cadmio durante mucho tiempo, lo que provocó la enfermedad de Itai-Itai.
Los síntomas de la enfermedad de Itai-itai incluyen dolor en las articulaciones de la cintura, manos, pies y otras articulaciones. Después de que la enfermedad dura varios años, el paciente experimentará neuralgia y dolor de huesos en varias partes del cuerpo, lo que dificultará el movimiento, e incluso respirar le provocará un dolor insoportable. En las últimas etapas de la enfermedad, los huesos del paciente se ablandan y se atrofian, las extremidades se doblan, la columna se deforma y los huesos se vuelven frágiles. Incluso la tos puede provocar fracturas.
Figura 2 Áreas afectadas por la enfermedad de Itai-Itai en la ciudad de Toyama, Japón
Una vez que el cadmio se acumula hasta una cierta cantidad en los riñones, también dañará el sistema urinario. La principal manifestación es el daño renal causado principalmente por la disfunción del túbulo renal proximal.
Tecnología de fitorremediación para la contaminación del suelo por cadmio
Al principio, la gente usaba plantas para tratar los excrementos de manera inconsciente. A principios del siglo XX, la gente usaba plantas para tratar desechos y aguas residuales.
No fue hasta 1977 que Brooks y otros propusieron por primera vez el concepto de hiperacumuladores. En 1983, el científico estadounidense Chaney y otros propusieron por primera vez la idea de utilizar hiperacumuladores para eliminar contaminantes de metales pesados del suelo. En la actualidad, se han descubierto más de 700 tipos de diversos tipos de plantas hiperacumuladoras en el país y en el extranjero, la mayoría de las cuales se encuentran en el extranjero. Sin embargo, algunas fitorremediaciones no están lejos de nosotros, como el girasol, el sauce y la mostaza india, que pueden lograr la adsorción de metales pesados.
La tecnología de fitorremediación es esencialmente un método de remediación biológica, paralelo a la remediación microbiana. Utilice la adsorción del suelo, la adsorción de la rizosfera y la absorción del transporte de las plantas para lograr la absorción y acumulación de contaminantes de metales pesados.
La tecnología de fitorremediación tiene algunas ventajas significativas: dado que la tecnología de fitorremediación es una tecnología de remediación in situ, causa poca alteración del suelo, puede resolver permanentemente los problemas de contaminación del suelo y puede remediar suelos contaminados en grandes áreas. La tecnología de fitorremediación de mi país aún se encuentra en la etapa experimental. Para aplicaciones específicas en el control de ambientes contaminados, las plantas hiperacumuladoras descubiertas actualmente que se pueden usar para la fitorremediación generalmente tienen limitaciones, como pequeños cultivos aéreos, crecimiento lento y fuerte estacionalidad. Lleva mucho tiempo y la eficiencia de la reparación no es alta.
La mostaza de la India es una planta enriquecida con tolerancia a Cd, de rápido crecimiento y gran biomasa actualmente seleccionada. Cuando se agrega Cd5~40rag/ks insoluble al suelo, la tasa de purificación del suelo de mostaza india es de 0,83%~1,25%.
Figura 3 Mostaza india que puede absorber 3 veces más cadmio que la mostaza común.
Los académicos chinos también han realizado una serie de estudios sobre tecnología de fitorremediación para la contaminación del suelo por cadmio, como la investigación de Wang Songliang y otros estudiaron las características de enriquecimiento con Cd de las verduras Brassica y descubrieron que este tipo de plantas tienen cierto potencial para reparar la contaminación por Cd del suelo; Liu Wei descubrió que Baoshan Viola puede enriquecer Cd en condiciones naturales, el contenido promedio de Cd en sus partes aéreas es. 1168 mg/kg; Wei Shuhe encontró que Solanum nigrum satisface los criterios para plantas hiperacumuladoras de Cd a través de experimentos de simulación en macetas. Wang Jiqing seleccionó el aceite de colza tipo mostaza Sichuan II-10 como la colza ideal de alta acumulación a través de experimentos de hidroponía y cultivo en suelo; Xiong Yuhui pasó una gran cantidad de investigaciones experimentales y descubrió que Sedum sedum es un hiperacumulador de Cd. Los resultados de la investigación de Peng Kejian et al. muestran que Sedum sedum puede transferir eficazmente Cd y Pb en agua y puede usarse como adsorbente para el tratamiento de aguas residuales que contienen Cd y Pb, etc.
En el futuro, la selección de plantas para la remediación de suelos contaminados con cadmio, el ambiente dentro del sistema de raíces de las plantas y la aplicación de tecnología de bioingeniería y tecnología de ingeniería genética se convertirán en temas importantes en la tecnología de fitorremediación. de suelo contaminado con cadmio.
Referencias
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